20世纪80年代以来，电子学已逐渐成为一门新兴交叉边缘科学，与此相对应的现代电子技术也得到迅速发展。但由于电子装置是一种非线性时变拓扑负荷，由其造成的谐波污染对系统安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围电气环境带来极大影响，被公认为电网的一大公害。因此，系统谐波及其治理的研究已经严峻地摆在了科技工作者面前。

　　一、研究系统谐波的重要意义

　　在传统系统中正弦波形被畸变的现象早已存在，由于其功率相对不大，因而危害并不明显。可是现代系统对电能形态提出了新的要求，具体表现为借助电子装置引入功率变换技术，对功率电子的流动进行通断控制，以满足用户对频率、电压、电流、波形及相数的要求。还需注意到，随着超大容量的电子装置的使用，现代系统正试图将其快速、实时可控性应用于电网的电能输送及运行，正在出现着像动态无功补偿(ASVG，STATCOM)、有源滤波(APE)、可控移想装置(TCPA)和统一潮流控制(UPFC)等独具领域特色的应用。国内有专家统计，我国目前电能的30是经过各类功率变换后供用户使用的。

　　但是，供电与用电设备间的非线性接口电路，在实现功率控制和处理的同时，所有电子装置都不可避免地会产生非正弦波形，向电网注入谐波电流，使公共连接点(PCC)的电压波形严重畸变，产生很强的电磁干扰(EMI)。并且随着功率变换装置容量的不断增大、使用数量的迅速上升和控制方式的多样性等，电子装置的潜在负作用日益突出。

　　由于谐波问题逐渐被人们认识和了解，因此对其产生的原因、计算方法的分析、危害与影响的机理、测量与评估标准的制定，以及综合治理的实施等方面的探索也在不断深入。人们发现系统谐波作为电工学科的一个分支技术，还广泛渗透和交叉在其它相关学科领域中，是一门新兴的跨学科的学问和尚待加强的重点研究方向。

　　近年来，全世界科技界普遍关注被称为世界性的两大问题，即能源(节能、合理开发和应用)和环境(意识、改善和环境保护)。工业是一个生产佳能源产品(的生产、输送、分配、转换同时进行)的大系统。如何符合用电负载需求进行有效的能量转换，确已成为当今系统日益关注的焦点。而原有的传统的电能形态，在电能的合理有效使用上，受到了很大的约束和限制(甚至浪费)。采用电子装置等高技术，在高效使用电能上已越来越多地被人们所认识。例如，充分地开发频率资源，使原来依靠机械传动变换旋转电机转速(低效率)的过程，通过变频调速得以迅速灵活的变化，利用开头电路实现的开关直流，使所消耗的铁磁材料大为减少，设备尺寸明显减少。然而，电子装置的使用，出现的谐波问题反过来又使换流电路的功率因数下降，造成效率降低，与合理有效使用能源相悖。因此，相应的改善措施必然成为另一重要研究课题。

　　谐波问题是随电子技术的出现而相伴产生的。谐波的负作用或者说与经典正弦波形相违背的结果，带来了电气环境的一大公害，即谐波污染。这与世界性的自然环境问题相类同，而且其影响面更大，距离更远。谐波的污染与危害主要表现在对与信号的干扰和影响上：

　　(一)危害方面

　　1.了解旋转电机等的(换流吉木萨尔吉木萨尔吉木萨尔吉木萨尔吉木萨尔油浸式变压器过载)附加谐波损耗，使其发热，缩短使用寿命;

　　2.谐波谐振过电压，造成电气元件及设备的故障与损坏;

　　3.使原来的电能测量定义和方法不适应。

　　(二)在信号干扰方面

　　1.信系统产生电磁干扰，使电话通讯质量下降;

　　2.造成重要的敏感的自动控制与保护装置工作紊乱;

　　3.影响功率处理器的正常运行。

　　二、谐波的综合治理

　　关于谐波综合治理中“综合”的内涵，有人认为用范围广泛、普遍推广来描述;也有人认为用集合的、一体化的来表述更实际;笔者认为综合治理的工作应包含以下两方面：

　　(一)加强科学化、法制化管理

　　1.供电部门从全系统出发，全面规划，采取有力措施加强技术监督与管理，审核尚待投入负荷的谐波水平，以已投运的谐波源负载，要求用户加装滤波装置;

　　2.普遍采用具有法规和经济约束的手段，改变先污染后治理的被动局面。例如对设备、电子设备的技术规范中应有谐波含量指标，该设备不得超过规定的指标，否则不得出厂和投入系统使用。

　　(二)采取有效的技术措施

　　1.抑制谐波电流的发生与注入;

　　2.改善装置的功率因数与无功功率的补偿;

　　3.滤波器佳安装位置的合理选择;

　　4.电磁干扰的消除与电磁兼容性;

　　5.多种补偿功能一体化处理。

　　从某种意义上讲，谐波防治更主要的是针对供用电系统的谐波源问题。然而谐波的严重污染是多个谐波源共同作用的结果，因此在用户端采取治理时，在公共连接点(PCC)的谐波指标分配和滤波器安装的具体实施等问题要首先解决。其次，要加强抑制效果的检测和评估，准确地实时监测形质量。这两方面的实施都会遇到很大困难和障碍。

　　三、国内外谐波研究工作的动态

　　(一)共同关心的研究问题

　　1.对换流器谐波源进行广泛深入的研究。如对PWM换流器提出了采用空间矢量法使其所产生谐波电量小化的方法;对于不对称触发的AC/DC换流器，提出了采用离散小信号模型的分析方法;

　　2.在测量技术上提出了在不同谐波情况下，提高谐波测量精度的方法;研制了多通道谐波分析仪和电能质量测量仪等;

　　3.在分析与计量技术方面，分析了电网参数变化、模型与元件参数的精度对谐波计算的影响;针对非稳态波形畸变，寻求新的数学方法，如近年发展较快的小波变换等;

　　4.在滤波技术上，提出了时域/频域相结合的参数设计和修正方法;提出了无源与有源混合电路结构，研制了具有综合性能的新型线调节器。

　　(二)目前更为关注的研究方向

　　1.谐波抑措施，对无源与有源滤波混合方式的研究更加广泛和深入。认为混合滤波器可降低治理投资、改善传统滤波器的技术性能，是未来抑制谐波的应用方向;

　　2.电能质量测量和评估方法，对测量评估中涉及到一些电气参数重新进行了定义，继续提出新的测量方法和测量手段;

　　3.提出了混合牛顿-高斯算法，并采用并联校正技术以改善收敛性;研究了电网中装设滤波器的佳安装位置;

　　4.对特殊非线性负载作了更深入的分析，如谐波对交流电机的噪声与振动影响、提出了采用卡尔曼滤波预测电弧炉负载条件下的电压闪变等问题。

　　1996年召开的第7届国际会议的论文集，对广义瞬时无功理论开展了更深入的探讨;对有源滤波器及其优化设置、电能质量的小波变换分析方法和各种负荷对电能质量的影响等问题进行了广泛研究。

　　四、建议

　　通过以上对系统谐波问题的认识和分析，结合国外谐波研究的发展动向，建议我国应在以下几方面加强研究：(1)有源滤波器(APE)检测算法和控制算法及新理论的研究;(2)系统谐波补偿新型线调节器的研究;(3)有源与无源滤波混合方式的补偿的研究;(4)畸变波形的评估方法，谐波标准规范化和实用化的研究;(5)各种电子装置和非线性负载谐波特性的研究;(6)电能质量监测方法和仪器;(7)谐波潮流的计算和滤波器容量及佳安装位置的设定;(8)功率因数和波形校正器;(9)PWM技术在改善波形质量上的作用;(10)功率半导体材料技术的研究和开发。

　　五、结语

　　现代系统具有功率处理与控制的特点，与传统系统相比，由于大量电子装置的投入，造成了日益严重的谐波污染问题，对谐波的综合治理已迫在眉睫。谐波问题的研究涉及到许多相关学科，因此，必须努力加强在应用基础方面的研究工作，跟踪并赶超世界发达在谐波治理方面的先进技术，推动我国系统谐波综合治理的进程。